DE29517325U1 - Wärmetauscherrohr - Google Patents

Description

BUDERUS HEIZTECHNIK GMBH

G 1278 TE-P Z/Pf

Beschreibung Wärmetauscherrohr

Die Neuerung bezieht sich auf ein Wärmetauscherrohr- nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1.

Mehrere solcher Rohre werden zu sogenannten Rohrbündel-Wärmetauschern zusammengefügt. Diese kommen auch in der Heizungstechnik zum Einsatz. Dort gewinnt die Brennwerttechnik zunehmend an Bedeutung, d.h. die Heizkessel nutzen die im Wasserdampf enthaltene Kondensationswärme durch Abkühlung der Verbrennungsgase bis unter den Taupunkt. Die verwendeten Wärmetauscher benötigen einerseits eine, den geringeren Temperaturdifferenzen zwischen Abgas und Heizwasser angepaßte, große Wärmeübertragungsfläche, andererseits sind aber Bauvolumen und Materialaufwand begrenzt. Zusätzlich muß die Korrosionsbeständigkeit sowie ein geringer Druckverlust beim Beaufschlagen mit Abgas und Kondenswasser gewährleistet sein, weshalb vorwiegend Edelstahl zum Einsatz kommt.

Allgemein gilt, daß die Wärmeübertragungsleistung sehr stark von den
Strömungsbedingungen an den Wärmetauscherrohren abhängt. Dabei hat sich eine turbulente Strömung im Inneren der Rohre als günstig erwiesen. Diese läßt sich mit entsprechendem Materialaufwand durch Turbulatoren, welche in die Rohre eingeschoben werden, oder durch eine besondere
Gestaltung der Rohrwand erreichen.

Zur Verbesserung der Wärmeübertragungsleistung kennt man
beispielsweise aus dem DE-GM 74 27 097 Wärmetauscherrohre mit
muldenartigen Einpressungen, die sich auf kurzen Teilstücken mit runden Rohrquerschnitten abwechseln.

Der Neuerung lag die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstig herstellbares
Wärmetauscherrohr zu schaffen, welches bei geringem Materialeinsatz
durch gezielte Strömungsführung hohe Wärmeübertragungsleistungen
erreicht.

Neuerungsgemäß wird dies mit den im Schutzanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

Das Wärmetauscherrohr besitzt an seinen beiden Enden einen
kreisförmigen Anschlußquerschnitt. Der gesamte dazwischenliegende
mittlere Rohrteil ist durch Pressen von zwei Seiten als flacher Kanal ausgebildet, dessen Querschnittsform über die Länge variiert oder konstant ist.
Im wesentlichen weist der mittlere Rohrteil einen ovalen oder rechteckigen Querschnitt auf. So ist es mit einfachen Umformtechniken möglich, diesen in Längsrichtung zu variieren, um die Strömungsgeschwindigkeit der innen

strömenden Heizgase bei Abkühlung auf gleichem Niveau zu halten. Durch die flachen Kanäle wird eine Kernströmung vermieden und die Wärmeabgabe im Wandbereich begünstigt. Beim Einsatz unter hohen Druckbelastungen von außen lassen sich in der Profilmitte leicht Abstützpunkte durch Zusammenpressen von zwei gegenüberliegenden Rohrwänden schaffen.

Um den Wärmeübergang zu begünstigen, sind am mittleren Rohrbereich vorzugsweise drallförmig oder radial verlaufende Prägungen oder Sicken angebracht. Weiterhin kann die Rauhigkeit der inneren Rohrwand durch eine Beschichtung erhöht werden. Die Maßnahmen führen zur Ausbildung einer durchgehenden hochturbulenten Grenzschicht ohne nennenswerte Kernströmung. Die Wärmeübertragungseigenschaften erreichen Qualitäten wie bei Plattenwärmetauschern. Mit der Verwendung von Rohren ergeben sich, neben der einfachen Umformung, zusätzlich Vorteile in Bezug auf Festigkeit und spannungsarme Verbindung bei der Erstellung größerer Einheiten. Versuche haben geringere heizgasseitige Druckverluste dieser Rohre als mit eingeschobenen Turbulatoren bestätigt. Somit lassen sich sehr effiziente, kompakte und materialsparende Wärmetauscher, besonders für das Anwendungsgebiet Brennwerttechnik, herstellen.

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Neuerung dar. Es zeigt:

Fig. 1: Ein Wärmetauscherrohr mit gleichmäßiger Veränderung des

Querschnitts.
Fig. 2: Ein Wärmetauscherrohr mit stufenweiser Veränderung des

Querschnitts.

Fig. 3: Einen Schnitt durch ein Rohr mit ovalem Querschnitt.

Fig. 4: Einen Schnitt durch ein Rohr mit rechteckigem Querschnitt.

Fig. 5: Einen Schnitt durch ein Rohr mit Abstützpunkten für hohe

Druckbeständigkeit.
Fig. 6: Ein Wärmetauscherrohr mit kreuzdrallförmig eingebrachten

Sicken.
Fig. 7: Einen Schnitt durch ein Rohr mit drallförmig eingebrachten

Sicken.

Das Wärmetauscherrohr besitzt an seinen beiden Enden einen kreisförmigen Anschlußquerschnitt 1. Der gesamte dazwischenliegende mittlere Rohrteil ist durch Pressen von zwei Seiten als flacher Kanal 2 ausgebildet, dessen Querschnittsform über die Länge konstant ist oder variiert. Beispielsweise erfolgt die Querschnittsänderung kontinuierlich wie in Fig. 1 oder in Stufen 3 wie in Fig. 2. Es lassen sich im wesentlichen ovale 4 sowie rechteckförmige Querschnitte 5 herstellen. An eingeprägten Abstützpunkten 6 tragen die Rohrwände hohe Druckbelastungen von außen ab. Um den Wärmeübergang zu begünstigen, sind am mittleren Rohrbereich drallförmig oder kreuzdrallförmig verlaufende Sicken 7 angebracht.

Claims (4)

• · · IJ ··· BUDERUSHEIZTECHNIKGMBH " "** '··· G 1278 TE-P Z/Pf Schutzansprüche Wärmetauscherrohr

1. Wärmetauscherrohr, insbesondere für Rohrbündel-Wärmetauscher von Brennwert-Heizkesseln, mit kreisförmigen Anschlußquerschnitten und mit Einprägungen zur Verbesserung des Wärmeübergangs,

dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Anschlußquerschnitten (1) liegende Rohrteil in einen flachen Kanal (2) durch zweiseitiges Pressen umgeformt ist, dessen Querschnitt an das Volumen der innen durchströmenden Heizgase angepaßt ist.

2. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Rohrteil einen im wesentlichen ovalen (4) oder rechteckförmigen (5) Querschnitt aufweist oder in einer Hochdruckausführung an einigen Punkten (6) in der Mitte des Querschnitts bis zum Berühren von zwei gegenüberliegenden Rohrwänden zusammengepreßt ist.

2 .

3. Wärmetauscherrohr nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Beispiel drallförmig oder radial verlaufende Prägungen der Sicken (7) am mittleren Rohrteil aufgebracht sind.

4. Wärmetauscherrohr nach den Ansprüchen 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß innen und außen am mittleren Rohrteil die Rauhigkeit der Rohrwand mit eingedrehten Riefen oder einer aufgebrachten Beschichtung erhöht wird.